Unterrichtsmaterialien Chemische Stoffe: Ganze Werke
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Chemie
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Gesamtwerk
Diagnose
Pauschalurteile beruhen meist auf vorgefassten Meinungen – und werden der beurteilten Situation, der beurteilten Person in der Regel nicht gerecht. Weder muss ein Schüler dumm sein, nur weil er eine Reaktionsgleichung nicht korrekt vervollständigen kann, noch muss ein System von Unterricht und Schule schlecht sein, weil es seine Schülerschaft nicht in eine internationale Spitzenposition führt. In beiden Fällen aber besteht Handlungsbedarf. So wie sich aus den Detailauswertungen von PISA weitreichende Folgen für die Unterrichtsgestaltung im Ganzen ableiten ließen, so wichtig ist es auch, Schülerinnen und Schülern mit Verstehensschwächen, Kenntnislücken oder nur geringem Lernstrategiewissen angemessene Unterstützung anzubieten. Der Bestimmung der richtigen „Therapie“ muss jedoch erst eine halbwegs verlässliche „Diagnose“ vorausgehen, ganz wie in der Medizin. Dieses Heft stellt, gezielt für den Chemieunterricht, Instrumente unterschiedlichster Art vor, die alle versuchen, der existierenden Heterogenität der Lernenden gerecht zu werden. Die Spanne der in den Blick genommenen Aspekte reicht dabei von der bereichsspezifischen Lesefähigkeit bis hin zur Frage, welche Vorstellungen sich Schülerinnen und Schüler von Atomen oder Molekülen machen. Die Alltagstauglichkeit solcher Instrumente ist dabei Grundbedingung, wenn sie dauerhaft wirksam werden sollen. Auch wenn eine gezielte Diagnostik in Ihrem Unterricht zunächst vielleicht nur gelegentlich Raum findet – den Blick für mögliche Problemstellen und Fördermaßnahmen unterstützt sie allemal.
Gesamtwerk
Chemie & Urlaub
Ferien, das bedeutet für Kinder und Jugendliche Freizeit und hat mit Chemie erst einmal wenig zu tun. Sieht man jedoch genauer hin, so lassen sich auch in der Freizeit viele Phänomene mithilfe chemischer Sachverhalte erklären. Grillen, der Besuch einer Tropfsteinhöhle oder die Teilnahme an einem Forschercamp sind nur drei Beispiele für Aktivitäten, die genutzt werden können, um das Interesse von Kindern und Jugendlichen für Naturwissenschaften zu wecken. Der Eigeninitiative sollte dabei großer Raum gelassen werden, mit dem Ziel selbsttätigen Erforschens. Allerdings bedarf es dazu häufig eines Impulses durch Eltern, Lehrerinnen und Lehrer oder andere Bezugspersonen, der an die Umgebung des Ferienziels angepasst, gewählt werden sollte. In der vorliegenden Ausgabe unserer Zeitschrift finden sich gute und erprobte Hinweise, Ferien im Sinne einer naturwissenschaftlichen Bildung, hier besonders auf die Chemie bezogen, einzuleiten und zu gestalten.
Gesamtwerk
Halbfettmargarine – eine gesunde Alternative?
Die Unterrichtseinheit eignet sich in der 9./10. Klasse bzw. in der Sekundarstufe II dazu, den Zusammenhang zwischen Molekülbau und Löslichkeitseigenschaften einzuführen. Dazu sollten den Schülerinnen und Schülern polare und unpolare Atombindungen als intramolekulare sowie Wasserstoffbrücken und van-der-Waals-Kräfte als intermolekulare Wechselwirkungen bekannt sein. Die intermolekularen Wechselwirkungen können aber auch erst bei der Bearbeitung dieser Materialien eingeführt werden. Die Strukturformeln einfacher Moleküle sollten die Schülerinnen und Schüler anhand der Summenformeln zeichnen können. Dann können mit den vorliegenden Materialien die Stoffeigenschaften lipophil und -phob sowie hydrophil und -phob,
ebenso wie der Bau und die Eigenschaften von Emulgatoren erarbeitet werden.
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Gesamtwerk
Kohlenhydrate
Als Kohlenhydrate, auch Saccharide genannt, werden alle Substanzen mit der Summenformel Cn(H2O)n bezeichnet. Kohlenhydrate bilden die Grundlage der Ernährung. In Form von Stärke, Glucose (Traubenzucker), Fructose (Fruchtzucker), Lactose (Milchzucker) und Saccharose (Rüben-, Rohr- oder Haushaltszucker) sind sie uns als Lebensmittel bekannt. Wichtige Kohlenhydrat-Lieferanten sind Kartoffeln und Getreide, wie Reis, Weizen, Mais, Hirse, Roggen und Hafer. Die vielfältigen Kohlenhydrate in unseren Lebensmitteln werden vorgestellt. Es wird erklärt, was Polysaccharide, Disaccharide und Monosaccharide sind, in welchen Lebensmitteln sie vorkommen und wie sie aufgebaut sind. Des Weiteren wird auf die unterschiedliche Herkunft der Stärke, Stärkeabbauprodukte, Geliermittel sowie Zuckeralkohole in Süßwaren eingegangen. Der Film zeigt, wie verschiedene Substanzarten über chemische Verfahren nachgewiesen werden können. Zusatzmaterial: 14 Arbeitsblätter; 20 Testaufgaben; Ergänzende Materialien; 5 Arbeitsblätter für interaktive Whiteboards.
Gesamtwerk
Seife – ein bewährtes Reinigungsmittel aus der Antike
Anhand von Alltagserfahrungen lassen sich Ihre Schülerinnen und Schüler am besten motivieren. Seife benutzen wir täglich beim Händewaschen. Knüpfen Sie an diese Erfahrung an und stellen Sie die Frage, wie der Reinigungseffekt der Seife zustande kommt. Diese Problemfrage bildet die Klammer für die gesamte Einheit. Dazu beschäftigen sich Ihre Jugendlichen mit der Struktur von Seifenmolekülen und dem Verhalten von Seife gegenüber Fett und Wasser. Schließlich lernen sie praxisbezogen, wie Seife produziert wird, indem sie Seife selbst herstellen. Ein solches kleines „Projekt“ ruft Begeisterung bei den Jugendlichen hervor. Etwas selbst Hergestelltes in der Hand zu halten und benutzen zu können, erfüllt mit Stolz. Die Lernenden erfahren außerdem, dass die Herstellung natürlicher Seife einen gewissen Aufwand bedeutet und diese daher im Vergleich zu Flüssigseife oder Duschgel vom Discounter teurer ist. Bis zum Einsatz der selbst hergestellten Seife ist etwas Geduld erforderlich, denn sie muss zunächst lagern. Auch das ist heute, wo vieles per Mausklick sofort verfügbar ist, eine neue und wichtige Erfahrung.
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Gesamtwerk
Wasser
Panta rhei, alles fließt – das Wasser als Inbegriff des Beweglichen und der Veränderung? Im Gegenteil: Wasser scheint eine konstante Größe im naturwissenschaftlichen Unterricht und nicht zuletzt im Fach Chemie zu sein. Aber auch am Bekannten und Bewährten sind Bildungsstandards und Kompetenzorientierung nicht spurlos vorüber gegangen: Sie fordern auch beim Wasser heraus zum Akzentuieren, seine Alltagspräsenz ebenso zu nutzen wie seine fachlichen Spezifika, es zu beziehen auf Basiskonzepte, es einzubinden in Elemente naturwissenschaftlichen Arbeitens, es zu betrachten als nahezu beliebig verfügbaren Stoff ebenso wie als wertvolles Gut, an dem vieler Orts Mangel herrscht. In diesem Sinn werden Sie für Ihren Unterricht hier tatsächlich mehrheitlich Bekanntes finden, das jetzt aber sein Potenzial fürs Lernen und Verstehen auf ganz differenzierte Weise entfaltet.
Gesamtwerk
Wärmespeicher
Im Frauenhofer-Magazin 1/2010 ist ein Beitrag mit dem Titel„ Wärme speichern mit Wachs“ erschienen. Für die marktreife Entwicklung dieses Prinzips wurden drei Wissenschaftler der Frauenhofer Gesellschaft und der BASF für den mit 250.000 Euro dotierten Deutschen Zukunftspreis nominiert. Günther Öttinger, der gerade neu gewählte EU – Kommissar für Energie, betonte in seiner Vorstellung vor dem Europa-Parlament im Januar dieses Jahres, dass er als besondere Aufgabe die Speicherung von Wärme und Energie betreiben werde. Das Thema dieses Heftes ist ausgesprochen zukunftsorientiert, denn eines ist sicher, wenn eines Tages die Vorräte an fossilen Energieträgern wie Erdöl und Erdgas aufgebraucht sind, oder die Energieträger unerschwinglich teuer geworden sind, dann wird nicht nur der Energie„erzeugung“ sondern insbesondere der Speicherung von Energie eine große Bedeutung zukommen. Schon heute ist abzusehen, dass die Speicherung von Wärme dabei eine Hauptrolle spielen wird. In dieser Zeitschriften-Ausgabe werden die einzelnen Systeme der Wärmespeicherung aufgezeigt und auf die Bearbeitung im Unterricht übertragen. Wir stellen Ihnen eine Reihe von neuen Versuchen vor, die sich zum größten Teil als Schülerversuche besonders eignen.
Gesamtwerk
Macht Milch müde Schüler munter? Milch und ihre Inhaltsstoffe
In diesem Beitrag wird Milch als ein komplexes Gemisch aus vielen Nähr- und Mineralstoffen behandelt. Die Schüler und Schülerinnen können sich in zahlreichen Schülerversuchen mit der Zusammensetzung von Milch und Milchprodukten auseinandersetzen.
Gesamtwerk
Aluminium II
Ausgehend vom Rohmaterial Aluminiumoxid wird die Funktion einer Elektrolysezelle gezeigt und erklärt. Die weißpulvrige Tonerde wird mit hohem Energieaufwand geschmolzen und mittels Elektrolyse in Aluminium mit einem Reinheitsgrad von 99,9 % gewandelt. Da Aluminiumoxid erst bei über 2000 Grad Celsius schmelzen würde, nutzt man das Mineral Kryolith als Lösungsmittel. Die verschiedenen Legierungen verändern die Eigenschaften des Aluminium und werden nach genauen Rezepturen hergestellt. Aus der Legierung werden Blöcke und Barren gegossen, sie dienen als Vormaterial für die weiterverarbeitenden Betriebe. Zusatzmaterial: Sprechertexte; 2 Farbfolien; Arbeitsblätter; Testaufgaben; Bildungsstandards; Lehrpläne; Rahmenpläne.
Gesamtwerk
Chemischer Anfangsunterricht II
Betrachtet man Stoffe genauer, kann festgestellt werden, dass es sich bei ihnen entweder um einzelne Stoffe oder um Mischungen aus mehreren Stoffen handelt. Die Chemiker teilen die Welt der Stoffe deshalb in Reinstoffe und Stoffgemische ein. Ein Reinstoff ist einheitlich aufgebaut, Stoffgemische bestehen hingegen aus zwei oder mehreren Reinstoffen. Die vielen Gemische werden nicht allein in homogene und heterogene Gemische eingeteilt, sondern sie werden je nach Art der Aggregatzustände ihrer Bestandteile noch besonderen Gemischgruppen zugeordnet. Was gemischt ist, kann man auch trennen. Es werden täglich große Mengen Abwässer produziert, die gereinigt werden müssen. Die Bestandteile des Gemisches Abwasser müssen durch spezielle Verfahren voneinander getrennt werden, damit man wieder sauberes Trinkwasser erhält. Für das Entmischen eines Gemisches nutzt man gezielt Stoffeigenschaften der einzelnen Bestandteile, wie die Teilchengröße, die Dichte oder Siedepunkte. Zusatzmaterial: Sprechertexte; 2 Folien; interaktive Arbeitsblätter; Arbeitsmaterialien; Testaufgaben; Lehrpläne; Rahmenpläne.
Gesamtwerk
Chemischer Anfangsunterricht I
Gleiche Gegenstände können aus verschiedenen Materialien bzw. Stoffen aufgebaut sein. Stoffe sind hingegen von der Form unabhängig und besitzen für sie ganz typische Eigenschaften. Chemiker interessieren sich für diejenigen Stoffmerkmale, die sie messen können. Mit diesen messbaren Eigenschaften können sie Stoffe voneinander unterscheiden, einen einzelnen Stoff identifizieren oder für eine bestimmte Verwendung testen. Modelle helfen, Dinge zu verstehen. Sie geben nur bestimmte Elemente der Wirklichkeit wieder und stellen so die Welt vereinfacht dar. So hilft auch das Kugelteilchenmodell zu verstehen, wie sich ein Duft im ganzen Raum verteilt oder sich Stoffe in Wasser lösen. Zusatzmaterial: Sprechertexte; 2 Folien; interaktive Arbeitsblätter; Testaufgaben; Arbeitsmaterialien; Lehrpläne; Rahmenpläne.
Gesamtwerk
Nature of Science
Männer in weißen Kitteln, Wissenschaft, die alle Fragen beantworten kann, Chemie als wichtiges aber unverständliches Fach – solche Vorstellungen behindern das Lernen! Welche Möglichkeiten es gibt, ein angemessenes Bild von den Naturwissenschaften und im Besonderen der Chemie zu unterstützen und was überhaupt angemessen im Zusammenhang mit schulischer Bildung bedeutet, dazu sind in diesem Heft 19 Beiträge versammelt, die versuchen, sowohl gesellschaftliche, historische wie auch innerfachliche und das Lernen betreffende Aspekte auszuleuchten. Mit Absicht stehen zwei Beiträge von Experten auf diesem Gebiet am Anfang, gefolgt von Beispielen für und aus der Praxis. Lassen Sie sich ein auf diese Reise, die gewiss auch Ihnen neue Blickwinkel anbieten kann – mit dem Ziel, den heutigen Schülerinnen und Schüler, den künftigen Bürgerinnen und Bürgern eine Sicht zu vermitteln, die Naturwissenschaft als das zwar mächtige, zugleich aber beschränkte Werkzeug erscheinen zu lassen, das es ist.
Gesamtwerk
Struktur und Eigenschaften
Viele Lehrkräfte fragen sich angesichts wachsender beruflicher Belastungen, wie sie den neuen bürokratischen und fachdidaktischen Forderungen gerecht werden können. Bei dem Umgang mit Formularen, Statistiken und Berichten können wir Ihnen natürlich nicht helfen, vielleicht aber bei Ihrem Kerngeschäft, der Gestaltung des Chemieunterrichts. Die Orientierung an Basiskonzepten führt bewährte und neue Themen und Konzepte zusammen. Sie kann Ihren Schülerinnen und Schülern einen Einblick in die Denkweise von Chemikerinnen und Chemikern geben und bietet gleichzeitig eine systematische Strukturierung der vielen Inhalte des Chemieunterrichts. Mit diesem Heft haben wir ein besonders wichtiges Element der Bildungsstandards ins Zentrum gestellt: Den Zusammenhang von beobachtbaren Eigenschaften der Stoffe mit ihren Strukturen auf den verschiedensten (submikroskopischen) Ebenen. So wie dieses Prinzip der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen einer der „roten Fäden“ für Ihren Unterricht sein kann, so kann es für Ihre Schülerinnen und Schüler ein Schlüssel werden zum Verständnis der Vielfalt der Materie und für die Antizipation möglicher Veränderungen. Unser Anliegen ist es, Ihnen mit Themenheften zu den verschiedenen Basiskonzepten einen komprimierten Überblick über didaktische Ansätze und Ergebnisse aus der Forschung zu bieten, die Sie unmittelbar in Ihre Unterrichtsplanungen integrieren können. Wir hoffen, dass diese Struktur und Zusammenstellung, die wir mit zahlreichen Autorinnen und Autoren an unterrichtserprobten Beispielen entwickelt haben, auch für Sie wertvolle Anregungen geben kann!
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Fette, Öle, Derivate
Fette und Öle sind seit jeher ein klassisches Thema im Chemieunterricht. Das betrifft sowohl die Zuordnung der Fette und Öle zur Stoffklasse der Ester als auch ihre stoffliche Zusammensetzung und ihre typischen Eigenschaften. Aus dieser strukturchemischen Blickrichtung ist das Thema bereits vollständig für den Unterricht erschlossen. Welche neuen Anregungen kann ein Heft zu diesem Thema dann liefern? Die Artikel des Heftes sollen deutlich machen, dass ein klassisches Thema für den Unterricht so aufbereitet werden kann, wie es die Kompetenzbereiche der Bildungsstandards verlangen. Palmöl beispielsweise ist eines der am häufigsten in Lebensmitteln eingesetzten Öle. Es wird aus den Früchten der Ölpalme gewonnen. Das Hauptanbaugebiet liegt im Tropengürtel. Der steigende Bedarf geht zu Lasten der Natur. Es lohnt sich also, Palmöl auch von Seiten der Gewinnung und wirtschaftlichen Bedeutung her zu thematisierten. Dafür sind Kommunikations- und Bewertungskompetenz erforderlich. Beide Kompetenzbereiche werden auch beim Thema Cholesterin angesprochen. Aus dem Alltag ist dieser Stoff als Blutfett bekannt. Der Begriff suggeriert bereits, dass es sich um einen Stoff handelt, der – wie andere Fette auch – der Stoffklasse der Ester zuzurechnen ist. Erst durch die inhaltliche Auseinandersetzung wird deutlich, dass zwar jegliche strukturchemische Verbindung fehlt, aber die Zuordnung zu den Lipiden berechtigt ist. Im vorliegenden Heft wird ein jahrgangsübergreifendes Projekt zum Thema vorgestellt. Die experimentellen Zugänge zum Thema „Fette, Öle, Derivate“ liefern darüber hinaus Möglichkeiten für die Umsetzung der Anforderungen im Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung.
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Säuren und Basen
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